丨划重点
丨概述
SpaceX计划2024年通过星舰将人类和货物送往月球、火星等其他深空目的地。早在2021年3月SpaceX计划在七月进行首次轨道飞行测试，然而因为地面设施进度缓慢及尚未完成发射场环境评估最终推迟。
直到今年6月13日美国联邦航空局最终向SpaceX颁发“经缓解后无重大影响”的结论，用于其每年进行数量有限的星轨发射。SpaceX虽已跨越星舰轨道发射的最大困难，但在接下来的时间仍需要从联邦航空局获得星轨发射的许可证，这又使得星舰的首飞时间再次成谜。
8月22日星球电台03期：星舰飞船入轨发射在即，马斯克能否变革人类航天？特邀航天战略专家张京男线上分享马斯克星舰的“那些事儿”。
以下是本期直播文字精华版：
01
星舰颠覆“传统火箭”
聂森: 首先普及一下星舰的基础知识，什么是星舰应用的场景？世界上是否还有同类的产品？
张京男:星舰的英文是Starship，它本质上是一种运载火箭。从广义上讲，叫做运载器，因为火箭也是属于运载器的一种，是一个运输工具。星舰很少称它是火箭，更像是一种很大的运载器、运输工具。以前提及各个型号的火箭，比如说宇宙神-5火箭、阿里安5火箭。现在星舰很少被称作星舰火箭，因为它对以往的运输系统、航天运输系统的颠覆性比较大。运载能力已经达到目前人类历史上，运载火箭的最大能力还要更多。已经颠覆现在火箭的一种认知，工作方式和它的构型都是革命性的。
聂森: 星舰和传统的火箭有什么关联？区别在哪里？它优势又是什么？
张京男:传统火箭在猎鹰九号、星舰出来之前思路都是相似的。传统火箭都是一次性的，而且它的全能火箭运载能力，在提升的这个过程中的增长或者说它的变化都不会是革命性的。比如说从运载能力从10吨提升至15吨，只是一个小幅度的量变。相对于小幅度的变化，性能改进、运载能力增强，是作为传统火箭的发展思路，又或者在成本上，将零件部位做改进，降低火箭制造价格，以及将发射周期缩短，都是量上的改进，这是传统火箭的升级换代的特点。
现如今就出现了改变，首先是猎鹰九号火箭的颠覆，可以将其重复使用，这在传统火箭的基础上实现了跨时代的突破。而星舰运载器则可以理解为大号版的猎鹰九号火箭，就好比猎鹰九号火箭像一辆小轿车，而星舰运载器像一辆大货车。它们的设计理念、设计目标、甚至工作理念都非常相近，几乎将猎鹰9号的能力翻倍。猎鹰九号颠覆了传统火箭，星舰运载器又颠覆猎鹰零九号，这个颠覆是在运载能力上的颠覆，不是可重复使用或者新功能的颠覆，运载能力方面差大约一个数量级，具有这样的巨型运载能力，未来可以完成更多的运输任务。
聂森:NASA研制的登月火箭SLS也运往发射塔，近期可能要做发射试验，星舰和NASA的SLS相比都有哪些优势？
张京男:价格方面可能SLS火箭要更贵，因为星舰原机正在研发当中，而且不同的任务，成本也不一样，发射一舰100星可能是一个价格，发射月球任务又是另一个价格。SLS火箭不一样，它的任务只有载宇航员前往月球，相对比较固定。而星舰任何任务都能做，价钱不一样。假如执行飞上月球的任务，成本可能会差出几倍。当年登月的土星五火箭，在60年代末的造价几乎和航空母舰的造价一致，SLS现在的价格发射一次至少也要10-20亿美元。
02
运力惊人，首飞时间尚未确定
聂森:马斯克的星舰预计何时候能够进行首次入轨的首飞？
张京男:马斯克可能自己也不知道，但是时间不会太长，几乎走到最后一步。如果需要入轨飞行肯定是由火箭本身的状态、研发迭代的技术状态来决定，但目前正在进行静态点火实验，火箭已经堆叠完成，正在进行一级静态点火，它的基础状态现在是比较稳定地在推进。最大的障碍是目前美国联邦航空局对巨型火箭发射造成的环境污染正在评估，使得进度延缓。因为星舰的发射地位于南德克萨斯州博卡奇卡，附近是野生环境要考虑到对附近的野生动物、原生态环境所产生的影响。
联邦航空局因此拖延近一年的时间，直到现在才是半批复的状态，给马斯克列了一张非常详细的清单，需要满足每一项条件才能发射，比如在什么时间发射、什么时间不能发射？发射现场如何恢复等等，
聂森: 假如马斯克今年能够发射成功，那么星舰发射成功之后，对于SpaceX的另一个巨大的项目星链，有什么样的助力？
张京男:首先，是运输量的问题，猎鹰零九号发射第一代的星链卫星，在一舰50星左右，因为卫星也在改进，重量在增加，所以数量会产生变化。但是星舰运载器，目前的最终指标尚未确定，发动机的数量和它本身的推力又在升级，导致最终的指标并没有确定，但是在近地轨道的运载能力达到130-150吨的区间是没有问题的，实现一个极限的运载能力对于第一代发射的星链卫星数量来说，运载能力是提升了大概7倍。而且到第二代星链卫星也会是一种颠覆性的存在，它的通信性能也提升了十倍，重量升至1.25吨。
03
打破传统轻质材料追求，不锈钢蒙皮大有可为
聂森: 网友看到星舰最大的惊讶是星舰的外壳使用很薄的不锈钢板做蒙皮，完全颠覆了我们对以前传统火箭的那种轻质材料的追求，这种做法到底有没有道理？
张京男:星舰的不锈钢是定制化的，会进行精加工，其实马斯克不管是做火箭也好，卫星也好，它的逻辑都非常简单，因为不锈钢便宜成本低，而且韧性或者是作为外壳的承受能力都是理想的，唯一不足就在于不锈钢比较沉，但由于舰体外壳很薄影响不是很明显。星舰的发动机性能也非常地强，单台是达到250吨左右，而猎鹰九号火箭的推力在70-80吨左右，搭载的还是完全自主研发的猛禽的发动机。
行业里有句话：大力出奇迹。其实力量大和自身重量没关系，不锈钢除了重量大一些，基本上都是优点。传统火箭最怕动力系统的运力不足，如果重量过重，会很在意多余的重量。
聂森: 不锈钢材料完全靠发动机来抵消它的重量，所以星舰的目前的猛禽发动机到底有多牛？
张京男:猛禽发动机它本身的量级与氢氧火箭的推力非常相近，但它的推动较高，单台达到世界顶尖的这种水平，关键它的并联性能，大推力下的发动机在33台发动机的并联情况下不产生振动耦合，不产生相互间的共振，是在非常精密的发动机协同工作下实现的。它们之间也存在一个连接的机构，同样非常地精密。
04
马斯克造火箭只做“加法”
聂森:星舰在制造和组装的过程中，完全没有采用传统火箭使用的无尘车间，几乎露天进行组装，这样做有道理吗？
张京男:使用无尘车间的目的最主要是保护卫星，火箭的生命周期很短，所以最重要的是有效载荷的封装，这也与火箭的状态有关系，它现在研发的是原型机并不是真的要发射高价值载荷的的状态，正在研发的星舰目标是实现太空往返、重复使用。如果它将来真的要发射高价值载荷的星舰，可能也会用无尘车间来进行组装。
聂森: 星舰多次发生爆炸，是马斯克的技术团队能力不行吗？
张京男：这就关乎马斯克造火箭的思路问题。他造火箭的思路一直没有变，猎鹰九号当时也是十几次爆炸后才成功，造火箭或者造大型航天系统工程，他会认为通过首先设计一个差不多状态的飞行器，搭载相关数据收集器，进行数据收集，进行分析，哪里有问题就改进哪里，往往通过爆炸会发现问题，只在地面上进行各种迭代。马斯克就是通过从最低起点开始摸索，之后再做加法慢慢累加经验，通俗一点就是实现从低配到高配的过程，这就导致爆炸的次数会很多，这与马斯克的设计思路有关。
聂森: 在猎鹰九号发射成功后，实现一家公司的发射次数和卫星的产能几乎能和一个超级大国相比，所以很多网友在讨论Space X是否它的科研方式存在某种体制优势？
张京男:这与美国的政策相关，有关系但也只是30-40%的关联。假如是因为相关的政策导致它形成如今的现状，那为什么其他的公司没有出现同样的情况，亚马逊老板的纽格伦火箭也没这么成功，同样是私企，私人投资，在同样的政策环境，没有成功。这可能就说明不是跟政策完全相关。还是与马斯克自身的不太正常的思路有关系，他也是一个幸存者，走这条路很可能随时会结束，但如果有资金不断投入就可继续摸索，因为投资也是一个迭代的过程。
马斯克之前投资美国Paypal挣了一大笔钱，随后拿出自己所有的钱造火箭，造成之后拿成果和投资方案去进行交流，再进一步去研发火箭发动机、原型机，这些过程对它继续都很有帮助，每一步都是里程碑式的。他曾经在十几年之前，当时连炸了三次，NASA已经在撤退的边缘了，没想到在第四次终于成功，这才得以让其他的项目能够继续推进。另外亚马逊的纽格伦火箭概念出现非常早，贝索斯造的火箭一开始就是极高地配置。对标美国SLS火箭，这个初始目标太高，以至于造了近20年的还没造出，
05
星舰可作为储备技术以备不时之需
聂森: 从目前来看星舰的状态到底靠谱吗？因为NASA将在2026年要登月，它能赶得上吗？如果用星舰来执行月球着陆，那么星舰的体积可能比地月门户空间还大，对于美国值得吗？
张京男:需要对比观察，它本身的技术深度不是特别高，从时间上来看，三四年之内让星舰完成月球任务是没有问题的，因为一个月之后，就要首飞入轨，入轨一旦成功，即使不成功，再迭代，成功是没有问题的，在地球轨道能够飞行，那月球飞行是同样的技术，同样的平行流程，多带燃料，少带载荷就可以实现，飞行过程是完整舰体上下一起飞向月球。星舰的一级会返回地球，二级到月球轨道上与宇航员对接。在月球上执行对接和宇航员着陆月球表面，相对来说是比地球上要容易得多，在地球上都有所有的测试，为月球上的任务，奠定技术基础，所以前景还是比较好的。
另外因为硬件它是朝着大空间发展的，月球的着陆器都是分几部分，有着陆地上升器是分成几段，星舰不一样，它不会再分成几段上升器，从技术上来说没有问题的，因为火箭必然能进入太空，进入轨道肯定没问题，火箭一级能够重复使用，垂直着陆是完全没问题的。因为发射卫星，火箭已经加速到一定程度，完全可以绕地球飞行。但是谈成本问题，运输的能力、成本肯定比运输机要高，我可以在具备这种能力后不使用，等到特别必要的时刻，再去不计成本的完成某些任务。
聂森: 星舰如果被用来做火星登陆，能否将现有的化学能火箭前往火星单程七个月的时间缩短？如果不能的话，那马斯克忽悠的火星基地计划是否就是个忽悠？
张京男:缩短时间与火箭的关系不是很大，不管用什么火箭到达火星都是一个时间，化学能火箭基本都是，并不是说推力大，速度就快，因为速度加快在到达火星时必须进行减速，而且被火星捕捉的难度也会增大。所以到火星的飞行速度，基本上都是保持统一。除非是轨道可能比较复杂，时间就会增长。所以登陆火星的要缩短宇宙星际飞行的时间，恐怕还得需要未来基于新的物理基矗比如说核动力或者现在的电推火箭，才能够打破化学能火箭架构的限制。
